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平衡光學互相關儀——多束超快激光時間差檢測儀

加州理工團隊的Kerry J. Vahala團隊于2021年在《自然物理學》雜志上發(fā)表了一項研究，展示了如何使用平衡光學交叉相關器（BOC）作為一種超精密的光學定時抖動測量設備。

在實驗中，他們用平衡光學互相關儀多束超快激光時間差檢測儀精確測量了微腔中孤子對的定時抖動，并能確定量子噪聲對相對孤子運動的影響。孤子或孤立波是一種自強化的波包，在傳播過程中能夠保持其形狀并以恒定速度前進。通過在介質中平衡非線性和色散效應，實現(xiàn)了這一特性。孤子的自強化特性使其成為下一代電信系統(tǒng)中的一個令人興奮的研究領域。

加州理工團隊分析的孤子是光學微腔中的相干泵浦（Kerr）孤子。這種設置可能成為基于芯片的頻率梳的基礎。然而，這些光學孤子預計會經(jīng)歷隨機量子擴散，從而在孤子微梳的應用中設定一個基本的性能限制。

Bao等人（2021）構建了一個實驗裝置，可以在微腔中產(chǎn)生共傳播和反向傳播的孤子，并將這些孤子從腔體釋放出來，傳送到BOC。在平衡光學互相關儀多束超快激光時間差檢測儀那里，可以分析來自微腔的孤子對之間的定時抖動。通過測量，他們能夠確定反向傳播孤子的量子極限。此外，通過測量共傳播孤子對，團隊確認了這些共傳播孤子的穩(wěn)定化效應。在實驗中，發(fā)現(xiàn)共傳播孤子的相對定時抖動遠低于單個孤子的量子極限，這是由于相互之間的穩(wěn)固運動相關性，而這在此前僅為理論預測。

對加州理工團隊來說，BOC的高精度是他們實驗的關鍵部分。此外，它使他們能夠探索孤子微梳中定時抖動的基本極限，并為多孤子物理學提供了新的見解。

產(chǎn)品應用示意圖（兩束超快激光器進行同步）-平衡光學互相關儀多束超快激光時間差檢測儀

主要參數(shù)-平衡光學互相關儀多束超快激光時間差檢測儀

參數(shù)	數(shù)值	單位	備注
檢測器靈敏度	> 5	mV / fs	在檢測器輸出端 (未放大)
檢測器分辨率	< 0.5	fs	集成檢測器噪聲底限在10 kHz帶寬內(nèi)
時間抖動	< 15	fs	在35 μHz - 1 MHz帶寬內(nèi)，取決于主/參考激光器的噪聲特性和從激光器腔內(nèi)執(zhí)行器的性能
尺寸 (長 x 寬 x 高)	300 x 270 x 66	mm
重量	5	kg	取決于選項
光學輸入波長	< 2000	nm	為感興趣的波長量身定制
光學輸入功率	10 - 50	mW	取決于波長范圍和其他激光參數(shù)
光學輸入類型	PM光纖		FC或SC連接器（可選自由空間輸入）
脈沖重復頻率	< 10	GHz	為感興趣的重復頻率量身定制
尺寸	機架安裝，19英寸寬，4個高度單元
集成反饋	已包含		優(yōu)化的PID參數(shù)
控制系統(tǒng)接口	已包含		適用于Epics、Tango...
自動鎖定	已包含

平衡光學互相關儀多束超快激光時間差檢測儀

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